MCI-2

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UNIDADE 2
TERMOS TÉCNICOS DOS MOTORES
DE COMBUSTÃO INTERNA
	
2.1 - INTRODUÇÃO
2.2 - PRINCIPAIS TERMOS TÉCNICOS
2.3 - EXERCÍCIOS PROPOSTOS
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UNIDADE 2
TERMOS TÉCNICOS DOS MOTORES
DE COMBUSTÃO INTERNA
2.1 - INTRODUÇÃO
Na unidade anterior, você relembrou fundamentos importantes para o estudo das máquinas de combustão interna. Agora, você vai aprender a definir certos termos utilizados na linguagem dos fabricantes, operadores e manutentores de motores de combustão interna. Aprenderá também a fazer cálculos simples envolvendo esses termos. 
2.2 – PRINCIPAIS TERMOS TÉCNICOS DE MOTORES
Para você compreender melhor os termos técnicos que vamos estudar agora, faremos de conta que o cilindro do nosso motor é transparente. Isto vai permitir que você tenha uma idéia exata das posições do êmbolo no seu interior.
DIÂMETRO DO CILINDRO: é a medida do segmento de reta que, passando pelo centro da circunferência interna do cilindro, toca as suas paredes em dois pontos. Seu valor é normalmente expresso em milímetros. No nosso estudo, o diâmetro do cilindro será representado pela letra “ D ”. (fig. 2.1)
 
 
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PONTO MORTO SUPERIOR: é a posição extrema que o êmbolo alcança no cilindro, mais próxima da sua tampa ou cabeça. (Fig. 2.2)
 
OBSERVAÇÃO IMPORTANTE:
A abreviatura de ponto morto superior em português é PMS, em espanhol PMA (ponto muerto alto) e em inglês TDC (top dead center). Essas considerações são importantes porque, na prática, você poderá encontrar quaisquer dessas iniciais gravadas nos volantes dos motores. Saiba desde já que elas são muito importantes, principalmente por ocasião das inspeções, montagens e regulagens dos motores. 
Você reparou que, quando o êmbolo se encontra no PMS, fica um espaço entre ele e a tampa do cilindro ? 
PONTO MORTO INFERIOR: é a posição extrema que o êmbolo alcança no interior do cilindro, mais afastada da sua tampa ou cabeça. Em português, a sua abreviatura é PMI; em espanhol PMB (ponto muerto bajo) e em inglês BDC ( bottom dead center). (fig. 2.3)
 
CURSO DO ÊMBOLO: é a distância que o êmbolo percorre do PMS ao PMI ou vice-versa. A exemplo do diâmetro, é normalmente expresso em milímetros. No nosso estudo, será representado pela letra “L”.
CILINDRADA UNITÁRIA: é o volume do cilindro compreendido entre os pontos mortos do êmbolo (fig. 2.4). Ela será representada aqui por V1. Sabendo que o volume de um cilindro é igual ao produto da área da sua circunferência interna pela altura (que nesse caso é o curso do êmbolo), a fórmula para o cálculo da cilindrada unitária será:
 
 
onde,
V1 	= 	cilindrada unitária
 = 	constante 3,1416
D 	= 	diâmetro do cilindro
L 	= 	curso do êmbolo
 
 
OBSERVAÇÃO IMPORTANTE:
Você pode eliminar o denominador para facilitar os seus cálculos. Para isto, basta dividir o valor de ( que é 3,1416 por 4, obtendo assim uma nova constante (0,7854 ). Que tal comprovar isso com a sua calculadora?
Se acrescentarmos agora à fórrmula um certo número “n” de cilindros, teremos, então, o que chamamos de cilindrada total ou, simplesmente, “cilindrada”, que será aqui representada pela letra “V”.
Assim:
 
CILINDRADA TOTAL: é, portanto, o produto da cilindrada unitária pelo número de cilindros que o motor possui. Por isso mesmo, ela também pode ser expressa assim:
 
É lógico que você só poderá calcular corretamente o valor da cilindrada se entrar na fórmula com os valores expressos nas unidades correspondentes ao sistema de medidas que escolheu. Assim, se quiser obter a cilindrada unitária em centímetros cúbicos, por exemplo, você deverá entrar na fórmula com os valores do diâmetro do cilindro (D) e do curso do êmbolo (L) em centímetros.
EXERCÍCIO RESOLVIDO:
VAMOS RESOLVER JUNTOS UM PROBLEMA PARA CONFERIR A SUA APRENDIZAGEM ?
UM DESAFIO É SEMPRE BOM, NÃO É?
Problema I
Determine em centímetros cúbicos a cilindrada total de um motor Diesel de seis cilindros, sabendo que:
a) diâmetro do cilindro .......... D = 100 mm;
b) curso do êmbolo ................ L = 150 mm;
c) número de cilindros............ n = 6.
Solução:
Na prática, para obter a cilindrada total em centímetros cúbicos, você pode resolver o problema de duas maneiras: ou entra na fórmula com os valores de D e L em milímetros e depois transforma o resultado obtido em mm3 para cm3, ou então converte os valores de D e L para centímetros, antes de entrar na fórmula.
1a maneira: 
 V1 = 0,7854 x 1002 x 150 x 6
 V1 = 0,7854 x 10000 x 150 x 6
 V1 = 7068600 mm3 
 
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Transformando para cm3, ou seja, correndo três casas para a esquerda, tem-se: 
 
 V1= 7068,6 cm3 
2a maneira: 
 D ................. 100 mm = 10 cm
 L ................. 150 mm = 15 cm
 Aplicando agora esses valores na fórmula, vem:
 V1 = 0.7854 x D2 x L x n 
 V1 = 0,7854 x 102 x 15 x 6
 
 V1=7068 cm3 
CASO VOCÊ TENHA COMPREENDIDO TODAS AS ETAPAS E MANEIRAS DE RESOLVER O PROBLEMA, SIGNIFICA QUE PODERÁ SEGUIR ADIANTE. PORÉM, SE ALGUMA DÚVIDA SURGIU PROCURE REVER A EXPLICAÇÃO PROPOSTA.
Estudando e aprendendo um pouco mais ...
A propósito, você já ouviu alguém falar em motor de 1500, 2000 ou, sabe-se lá, quantas cilindradas? Se já ouviu, deve saber agora que esta expressão não é correta. Como você viu no problema que acabamos de resolver, o certo seria dizer: motor com cilindrada de 1500 cm3, ou motor com 2000 cm3 de cilindrada.
 Você deve saber também que há outras unidades utilizadas no cálculo da cilindrada. Entre elas encontram-se o litro ( l ) e a polegada cúbica ( pol3).
Você lembra que 1 litro é igual a 1 dm3 ? 
Ainda sobre cilindrada, você já ouviu falar em carros populares com motor 1.0 ou 1000 ? É claro que sim! Pois então não esqueça que nesse caso estamos falando de cilindradas iguais, utilizando unidades diferentes. O motor 1.0 é aquele que tem uma cilindrada total equivalente a 1 litro ou 1 dm3; ou seja: ele possui 4 cilindros e sua cilindrada unitária vale ¼ ou 0,250 do litro. 
Para o caso do motor 1.0, veja só a aplicação dos valores na segunda fórmula da cilindrada total:
V = V1 x n
V = 0,250 x 4
V = 1.0 litro
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Por outro lado, o motor 1000 é aquele que tem uma cilindrada total equivalente a 1000 cm3 possuindo, portanto, 4 cilindros com cilindrada unitária igual a 250 cm3. Logo,
V = V1 x n
V = 250 x 4
V = 1000 cm3
EI! VOCÊ REPAROU QUE, NO PRIMEIRO CASO, A UNIDADE DE V1 FOI O DM3 E NO SEGUNDO FOI O CM3 ?
ENTÃO, NÃO SE ESQUEÇA DE PRESTAR BASTANTE ATENÇÃO NA HORA DE RESOLVER OS EXERCÍCIOS PROPOSTOS NO FINAL DESTA UNIDADE DE ENSINO.
VOLUME DO ESPAÇO MORTO - também conhecido como câmara de combustão, é o volume compreendido entre a face superior do êmbolo e a face inferior da tampa ou cabeça do cilindro, quando o êmbolo se encontra no seu PMS (fig. 2.5). Neste trabalho, o volume do espaço morto será representado por V2. 
 
 
 
Fig. 2.5 – Representação do espaço morto
ATENÇÃO! Não confunda volume com altura do espaço morto.
Se a face superior do êmbolo e a face inferior da tampa do cilindro fossem perfeitamente planas, o cálculo seria semelhante ao da cilindrada unitária, substituindo-se apenas o V1 por V2 e o curso do êmbolo L pela altura h do espaço morto, conforme a fórmula abaixo:
 
Entretanto, dificilmente você encontraria um motorcom aquelas partes perfeitamente planas. Portanto, o volume do espaço morto pode ser calculado, conhecendo-se a taxa de compressão do motor ou, de maneira mais prática, utilizando-se uma proveta graduada. Esse processo prático você poderá aprender quando fizer no Centro de Instrução a parte presencial desta disciplina. 
EXERCÍCIO RESOLVIDO:
VEJA ENTÃO UM PROBLEMA, CONHECENDO-SE A TAXA DE COMPRESSÃO DO MOTOR:
Problema II
Determine o volume do espaço morto ou câmara de combustão de um motor que possui os seguintes dados técnicos:
a) cilindrada unitária = 250 cm3;
b) taxa de compressão = 10:1.
Solução: É só aplicar a seguinte fórmula:
 
 
 
Onde:
V2 é o volume do espaço morto ou câmara de combustão,
V1 é a cilindrada unitária e
Tc é a taxa de compressão. 
 
V2 = 27,77 cm3 
 
RESOLVENDO O PROBLEMA JUNTOS, FOI FÁCIL, NÃO FOI?
VOLUME TOTAL DO CILINDRO: é o volume compreendido entre a face inferior da cabeça do cilindro e a face superior do êmbolo, quando este se encontra no seu PMI (fig. 2.6). Compreende, portanto, a soma da cilindrada unitária com o volume do espaço morto ou câmara de combustão. No nosso estudo será representado por “Vt”.
 
 
TAXA DE COMPRESSÃO - é o número de vezes que o volume total do cilindro é reduzido até o volume final (volume do espaço morto ). Em outras palavras, é o número de vezes que o volume final V2 cabe no volume total Vt (fig. 2.7).
 
 
A taxa de compressão é também conhecida como relação volumétrica, relação de compressão ou grau de compressão. Na figura acima, você pode verificar que a taxa de compressão ( Tc ) é de cinco para um; ou seja, o volume total do cilindro foi reduzido 5 vezes até o volume final. A taxa de compressão é adimensional, sendo sempre expressa em razão por unidade. No exemplo dado, escreve-se Tc = 5:1 e lê-se: cinco para um. É importante que você saiba também que na prática as taxas de compressão não são tão baixas como a do nosso exemplo e que as taxas de compressão dos motores à explosão são menores que as dos motores Diesel. 
Estudando e aprendendo um pouco mais ...
EI ! VOCÊ SABERIA EXPLICAR POR QUE OS MOTORES DIESEL TÊM TAXAS DE COMPRESSÃO MAIORES DO QUE AS DOS MOTORES À EXPLOSÃO ?
Não? Pois, então, não esqueça que quanto mais forte for a compressão, maior será a temperatura que a massa de ar e combustível (motor à explosão) ou somente ar (motor Diesel ) podem alcançar durante o tempo de compressão. Ora, você não lembra que, para explodir a mistura ar/combustível, o motor à explosão precisa de uma vela para deflagrar uma centelha dentro do cilindro? Pois é! Então, para que serviria uma temperatura tão alta? No caso do motor Diesel, não existe essa vela de ignição; então a temperatura do ar na compressão tem que ser muito mais elevada para poder inflamar o combustível introduzido no cilindro no final da compressão. Em outras palavras, o ar precisa ser bem mais comprimido. É por isso que você precisa de uma elevada taxa de compressão. Entendeu? Então, vamos em frente!
Matematicamente a taxa de compressão é expressa pela relação entre o volume total do cilindro ( Vt ) e o volume do espaço morto ou câmara de combustão ( V2 ).
 
 
 como Vt = V1 + V2 
 
EXERCÍCIO RESOLVIDO:
VAMOS RESOLVER JUNTOS MAIS UM PROBLEMA?
Problema III
Qual será a taxa de compressão do motor à explosão de 4 cilindros de um carro popular que tem uma cilindrada de 1000cm3 , sabendo que o volume da câmara de combustão é igual a 27,77 cm3?
Solução:
V1 = 1000 / 4
V1 = 250 cm3
 
Vt = V1 + V2
Vt = 250 + 27,77 
Vt = 277,77
Tc = Vt / V2
Tc = 277,7 / 27,77
Tc = 10 
Resposta: Tc = 10:1
VELOCIDADE MÉDIA DO ÊMBOLO: você sabe que, se o êmbolo realiza um movimento de vai e vem dentro do cilindro, quanto mais ele se aproxima dos pontos mortos, mais a sua velocidade diminui. Assim, no PMS e no PMI, a velocidade do êmbolo cai para zero. Isso é muito lógico, porque nos pontos mortos ele tem que parar para poder inverter o seu movimento. As velocidades instantâneas não são de grande interesse neste curso. Entretanto, os manuais dos fabricantes costumam mencionar um termo denominado velocidade média do êmbolo, que é definido como a média das várias velocidades que o êmbolo desenvolve no interior do cilindro durante uma rotação do eixo de manivelas, ou seja, durante dois cursos do êmbolo.
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A expressão matemática para o cálculo é a seguinte:
 
 Onde:
Vm	= velocidade média do êmbolo em m/s,
 2 = número de cursos que o êmbolo realiza em uma rotação do eixo de manivelas, 
L 	= curso do êmbolo ( em metro ),
60 	= número de segundos existentes em 1 minuto.
EXERCÍCIO RESOLVIDO:
Aqui vai mais um “probleminha” resolvido para você.
Vamos avaliar juntos o seu conhecimento através do problema abaixo.
O curso do êmbolo de um motor auxiliar é igual a 300 mm. Se ele funcionar a 800 rpm, qual será a velocidade média do êmbolo em m/s ?
Solução: Primeiro você deve transformar 300 milímetros para metro.
Assim, 300 mm = 0,3 m
 
Vm = 8 m/s
NAS PRIMEIRAS PÁGINAS DOS MANUAIS DOS MOTORES DIESEL E À EXPLOSÃO, VOCÊ VAI ENCONTRAR ALGUNS DOS DADOS TÉCNICOS QUE ACABOU DE ESTUDAR. SÓ QUE AGORA, ALÉM DE SABER O QUE SIGNIFICAM, VOCÊ SABE TAMBÉM COMO ELES SÃO CALCULADOS. ESTE APRENDIZADO NÃO É IMPORTANTE ?
AGORA, VOCÊ PODERÁ VERIFICAR A SUA APRENDIZAGEM.
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2.3 – EXERCÍCIOS PROPOSTOS
I - Escreva Certo ou Errado no espaço ao lado de cada questão:
(__________) 	Durante o funcionamento do motor, a velocidade do êmbolo nos seus pontos mortos é igual a zero.
(__________) 	Em se tratando de termos técnicos, as iniciais PMA e TDC significam o mesmo que PMI.
(__________) 	A cilindrada unitária tem um volume maior do que o do espaço morto.
(__________) 	A taxa de compressão do motor Diesel deve ser maior do que a do motor a explosão.
(__________) 	Volume total do cilindro é a soma de todas as cilindradas unitárias do motor.
(__________) 	A velocidade média do êmbolo é dada em m/s.
(__________) 	O volume do espaço morto é o mesmo que volume da câmara de combustão.
(__________) 	Quanto maior a taxa de compressão, maior é a temperatura do ar comprimido no cilindro do motor Diesel.
(__________) 	A taxa de compressão do motor é expressa em razão por unidade.
(__________) 	O curso do êmbolo pode ser definido como o caminho percorrido pelo êmbolo do seu PMI à face inferior da tampa do cilindro.
II – Resolva os problemas abaixo:
Um motor Diesel de 6 cilindros com diâmetro de 250 mm funciona a 900 rpm. Sabendo que o curso do êmbolo vale 358 mm, determine:
a cilindrada unitária em cm3;
a cilindrada total em cm3.
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Sabe-se que o curso do êmbolo de um motor Diesel que funciona a 1240 rpm vale 520 mm. Qual é a velocidade média do êmbolo em m/s ?
3) O volume do espaço morto de um motor Diesel é igual a 1dm3. Qual é a sua taxa de compressão se a sua cilindrada unitária é igual a 14 dm3 ?
PMS
� EMBED Equation.3 ���
� EMBED Equation.3 ���
Fig. 2.1 – Diâmetro do cilindro
Fig. 2.7 – Taxa de compressão
Fig. 2.6 – Volume total do cilindro
Fig. 2.2 - Ponto morto superior
Fig. 2.3 – Ponto morto inferior
Fig. 2.4 – Representação da cilindrada unitária
 V = 0,7854 x D2 x L x n
Vt = V1 + V2
V = V1 x n
� EMBED Equation.3 ���
V2 = 0,7854 x D2 x h
� EMBED Equation.3 ���
 V1 = 0,7854 x D2 x L� EMBED Equation.3 ���
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